background image

1. Metody obliczeniowe 
2. Materiały konstrukcyjne 
3. Połączenia 
 
1. METODA OBLICZEN WG NOSNOSCI GRANICZNEJ 
Przyjmuje się tu, że nośność ukł. Wyczerpuje się 
z  chwilą  osiągnięcia  przez  niego  określonego  stanu  granicznego  przy  którym  eksploatacja  ukł  jest  niemożliwa 
Xn=Pg/P,  ,Pg- obc graniczne MET OBL OPARTE O MECH PEKANIA Wskaznikiem liczbowym charakte-
ryzującym wytrzymałość na pękanie jest współczynnik intensywności naprężenia zależny od wartości i rodzaju 
obc od geometri pęknięcia i elementu Obciążenia: statyczne i zmienne,   

σσσσ

r

=Pr/F

o

kr  ,   ,  kr=Re/xe ; Rm/Xm. 

Xm>Xe. Przy zginaniu kg=Re

g

/Xe ; Re

r0,2

/Xe ; Rg/Xm. , przy ścinaniu kc=Re

c

/Xe ; Re

c0,2

/Xe ; Rc/Xm.  Przy 

skręcaniu  ks=Re

s

Xe  ;  Re

s0,2

/Xe  ;  Rs/Xm,    ,Xe=

δδδδ

e/

εεεε

e

.,    ,   

εεεε

e

-  określa  wpływ  wielkości  przedmiotu  i  może  być 

wyznaczony jak w obl zmęczeniowych przy przyjęciu 

α

αα

α

k

=1, rzeczywisty wsp bezp 

δδδδ

e=1.2-2 

 
2.  MATERIAŁY  KONSTRUKCYJNE:Własności:  a)  mech:wytrz  na  ściskanie,  ścinanie  rozc,  zgin,  granica 
plast, wydłużenie twardość b) fizyczne: ciężar właściwy przewodność ele cieplna właściwości magnetyczne 
c) chemiczne odporność na  korozję i żaroodporność d) technologiczne:obrabialność  tłoczność spawalność  har-
towność lejność STOPY ZELAZA :a) żeliwa-szare(ZL150-200) na słabo obciąż el –obudowy pokrywy korpu-
sy, ZL250-300-śr obc-obudowy silników pomp Koła zębate el sprzęgieł, ZL350-400-b obc-koła zęb łańcuchowe 
tarcze chamulcowe i bębny,,  żeliwa sferoidalne-armat ciśnieniowa znacznie obc elem części pras matryce wały 
korbowe, , żeliwa ciągliwe –el o złoż kształtach odpo na uderze hamulce wagony przenośniki masz rolnicze b) 
stale konstr
 -St0,St2-słabo obc el masz wykonywane przez prasowanie gięce St3-śruby nakrętki mało obc osie 
St4 St5-normalnie i słabo obc el masz wały osie k zębate St6- może być hartow i ulep cieplnie części bardziej 
obc odpo na ścieranie nie spawalna kołki ustalające kliny ślimaki mało obc k zęb części pras St7-duża wytrz ma-
łaplastyczność części twarde odp na ścierane ---stale wyższej jakości są przeznaczone dolepszania cieplnego do 
takich  el  jak  dla  stali  zwykłych  jednak  o  wyrzszych  własnościach  wytrzymałościowych  ST:08X,10X-wyroby 
tłoczo na zimno 10-z nawęglaniem lub azotowaniem ST15,20,25-śruby k zęb wały czopy można nawęglać i cy-
janow dod manganu powo  większą  wytrzymałość St30,35-wały osie śruby  napędowe St35,40,50,55-jako ulep-
szone cieplnie przed obr skr po obr możemy stos hart powierzchniowe na k zę o mał modułach St:45- k zębate w 
rozrządu i korbowe śr napędowe St55- sworznie łańcuchów tłokowe wrzeciona obrabiarek prasy St:65,60G-czę 
silnie  obc  odp  na  zużycie  resory  sprężyny  Stale  stopowe-wykazuja  duża  zdolność  do  przechartowania  można 
wykonywać  el  o  dużych  przekrojach  dzięki  łatwej  obr  cieplnej  .drogie  stale  chromowo  niklowe  –tylko  z  ko-
nieczności  przechartowania  dużych  przekrojów  nie  stos  jej  w  stanie  surowym,,,    ,  Stale  do:  azotowania 
38HMJ,38HJ  nawęglania-mniejsze  skłonności  do  wad  powie  są  odp  na  uderz15H-sworznie  tuleje  18H2N2-
bardziej obc kołazę i talerzowe ulepszania cieplnego b.dobre wł wytrz.  Staliwa-nadają się do el skompliko o du-
żej wytrzym własności tj ż.sferoidalne i modyfikowane L400(1,2,3)-na odlewy miękkie o dużej ciągliwości ma-
łej wytrz przy małych obc korpusy pokrywy dobrze spaw do nawęgla L450()-odl miękkie o mniejszej ciągliwo-
ści  małe obc k.bose łańcuchowe korpu pokrywy dob spaw  L5000()-odl zwykłe półtwarde k biegowe łańcucho-
we  zęb  pospaw  należy  poddć  obr  ciepl  L600()-niezbyt  duże  dość  twarde  odlewy  odp  na  ściera  k  zę  łańcucho 
biegowe ,  ,   Stopy metali nieżelaznych: mosiądze-stopy Cu-Zn dobre wł mech odp na korozję ścieranie wysoka 
przew el. I cieplna dobre wł technologiczne(można kuć i prasować)  
 
3. POŁ

ĄCZENIA Złącza służą jako więz między el w zespole lub w maszynie. Dzielimy je na: 1) rozłączne-

kształtowe  (klinowe  wpustowe  wieloboczne),sworzniowe  kołkowe  gwintowe  spwężyste  2)nierozł

ączne  -

których  rozłączenie  związane  jest  ze  zniszczeniem  części  lub  połączenia-nitowe  spawane  zgrzewane  lutowane 
klejone skurczowe,  , St2N,3N,4N-do łączenia el stalowych używa się nitów plastycznych,    ,Pozostałe materia-
ły  łączy  się  nitami  z  tych  samych  mat  co  el  łączony,,,,  ,  Zalety:1)  brak  zmian  strukturalnych  mat  łączone-
go2)brak naprę wewę i odkszt w el łączonych ,   ,Wady:1) pracochłonność 2) ciężar3) osłabienie przekroju (spa-
dek nośności o 13-40%) ,   , 
 
Q

N

=Fn·

σσσσ

r,  , Q

T

=Q

N

·

µµµµ

=Fn·

σσσσ

µµµµ

,   , Q

S

=Fn·

ττττ

,   , Q=Q

T

+Q

S

=Fn(

ττττ

+

σσσσ

µµµµ

),  Średnica nita d=2g g-grubość jedne-

go z cieńszych el g<10mm;d=g+10 dla g>=10mm  
1) 
W pierwszym rzędze licząc od kier dział siły może być max 2 nity 2) Nity mogą pracować tylko na ścinanie 
obl poł. Nitowych ZŁ

ĄCZA NITOWE MOŻNA PODZIELIĆ NA : Zakladkowe (niekorzystne bo jest zgina-

nie połączenia) ;nakładkowe   odległość między rzędami nitów a

≈≈≈≈

0.7t  ,  ,odległość między nitami d≥2.2d 

Gr cienszej blachy gn=0.8g  e-odl od kraw pierwszego rzędu ≥(1.5-2)d,  ,  d1-nita od ściany bocznej>(1.1-1.5)d  
poł  nitowe  obc  symetrycznie:  do  obliczeń  przyjmujemy,  że  obciążenie  każdego  nita  jest  takie  same: 
n>P/{Fn·m·kn},  ,gdzie Fn- przekrój nita, P- obciążenie nita, n

P/{g·d·p

dop

} 

 
 

background image

W niesymetrycznym poł należy obl obc przypadające na każdy z nitów które składa się z obc wynikającego ze 
ścinania siłą P i skręcaniem złącza mom P*l względem środka ciężkości przekrojów nitów  
SPAWANEzalety1) dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających masowo 2) szczel-
ność bez dodat zabiegów 3) nie wymagają specjalnie rozbudow zaplecza i można je realizować przy małym na-
kładzie robocizny wady: 1) zmiany strukturalne w obszarze złącza 2) odkształcenia el łączonych  podział spoin 
wynika z ułożenia ich wzgl części łącz 
 
 
W połączeniach niesymetrycznych kształtowników powinien być spełniony war statycznej równowagi momen-
tów sił względem środka ciężkości kształtownika 
 
Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową 
Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umownymi naprężeniami 
tnącymi  a  złożony  stan  i  spiętrzenie  naprężeń  uwzględnia  się  sumując  naprężenia  biorąc  pod  uwagę  tylko  ich 
kierunek  „a”sp  przyjmuje  się=wysokości  równoramiennego  trójkąta  wpisanego  w  sp  dł  obl  sp  jak  poprzed-
nio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i dłu-
gości”l” 
Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych 
 
 
 
Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie obliczonego prze-
kroju obecnością spoiny napr

ężenia:grubość „d”przyjmuje się=grubości mniejszego elementu; długość oblicze-

niową=szerokości  el  łączonych  gdy  spoinę  wyprowadza  się  na  podkładki  jeżeli  nie  to  lo=l-2a;przekrój  mom 
bezwł przyjmuje się =odpowiednim wartościom dla mat rodzimego 
Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat i zmiennych .ich 
wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny  
oraz  wysokiej  kwalifikacji  spawacza  .spoiny  wyrywkowo  kontroluje  się  .spoiny  specjalne  stosowane  są  w  od-
powiedzialnych 

złączach(naczynia 

ciśnieniowe)wymagają 

kontroli 

rentgenowskiej. 

Współczynni-

kZa(zmęczeniowej wytrz spoiny)określany jest dla naprężeń tętniących pomija się jego zmianę przy obc waha-
dłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ściskania7-14%-ścinanie poł pachwinowych 
POŁ

ĄCZENIA ZGRZEWANE:zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez miejscowe ogrza-

nie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie 
Podział  sposobów  zgrzewania:1)wg.zródła  ciepła(ogniskowe  gazowe  mechaniczne(tarciowe  zgnioto-
we)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe) 
a)Zgrzeiny czołowe 3-150mm;b)czołowe oporowe i iskrowe-do łączenia prętów i innych kształtowników o nie-
wielkich  wymiarach  poprzecznych;c)czołowe  zgniotowe-do  łączenia  blach  3-8mm  wykonanych  z  aluminium 
miedzi i innych plastycznych blach 
POŁ

ĄCZENIA KLEJONE:zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia 

3)brak  skurczu  i  naprężeń  własnych4)nie  wymagają  wysokich  temperatur5)nie  powodują  zmian  struktural-
nych6)możliwość  łączenia  różnych  materiałów    wady:1)mała  odp  na  rozwarstwienie2)mała  odp  na 
temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach 
Dla uzyskania dobrego połączeniaklej musi zwilżyć pow  klejoną. Wytrzymałość połączeń klejonych zależy od 
mechanicznych  i  technologicznych  własności  klejonego  mat  i  klejuoraz  od  warunków  wykonania  konstrukcji 
złącza i rodzaju obciążeń 
B,l-szerokość i długość spoiny klejonej 
Ft-siła ścinająca 
Rt-wytrzym na ścinanie 
Xt-wsp bezp na ścinanie 
At-pole ścinanego przekroju 
 
 
 
Obliczenia połączenia zakładkowego przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń przyjmując b i l odczytuje 
się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą 
 
POŁ

ĄCZENIA ROZŁĄCZNE:połączenia sworzniowe 

 
Sworzeń ciasno pasowany  
Sworzeń luzno pasowany 

background image

Naciski powierzchniowe 
Sworznie jednostonnie utwierdzone obciążone siłą skupioną oblicza się na zginanie i naciski powierzchniowe o 
rozkładzie prostokątnym od siły i trójkątnym od momentu 
Mat na sworznie: 4.8, 5.8(4.8->Rm=400Mpa 
POŁACZENIA GWINTOWE:linia śrubowa walcowa 
Kąt pochylenia linii śrubowej 
 
Linia śrubowa stożkowa 
 
Zarysy gwintów 
Płaski  
Okrągły  
Trapezowy 
Trójkątny metryczny 
 
Sprawność 
 
Wytrzymałość śrub:1)obciążenie siłą osiową Q 
 
2)Sruba obc siłą osiową Q i mom skręcającym Ms 
 
 
Wystarczy sprawdzić śrubę na naprężenia wywołane siłą osiową 
3)śruba obc jest naciągiem wstępnym Qo a następnie siłą osiową Q 
ls-dł śruby 
Es-moduł sprężystości śruby  
Fs-pole przekroju śruby  
Cs-sztywność śruby 
Lk-grubość kołnierza 
Ek moduł sprężystości kołnierza 
Fk- pole przekroju kołnierza 
Ck-sztywność kołnierza 
Sztywność  ściskanych  elementów  oblicza  się  borąc  pod  owagę  przenoszenie  nacisków  w  głąb  materiału  przez 
tzw. Stożki nacisków o kącie 90 .stożki te zamienia się następnie na zastępcze walce o powierzchni przekroju Fk 
które przyrównuje się do powierzchni przekroju stożków. 
Pod działaniem zewnętrznej siły osiowej Q śruba wydłuży się o odcinek      i jej całkowite wydłużenie osiągnie 
wartość            odpowiadającą wypadkowej sile na nią działającej Qw 
Kołnierze ze względu na wydłużenie śrub odprężą się o tę samą wartość      a ich wypadkowe odkształcenie bę-
dzie wynosiło          .w związku z tym działająca pierwotnie na nie siła naciągu wstępnego śruby zmaleje do war-
tości Qo 
 
 
 
 
Wzrost naciągu w śrubie pod obc Q jest tym większy im stosunek Ck/Cs jest większy. Dla zmniejszenia obc Qw 
należy zmniejszyć sztywność śruby 
 
 
4)obc siłą poprzeczną 
 
a)śruba pasowana 
 
b)śruba luzna-obc  P jest przenoszone dzięki sile tarcia T wywołanej naciągiem śrub Qo 
 
 
obliczanie poł 

śrubowych: 

tam gdzie jet dużo śrub należy ustalić rzeczywisty rozkład obciążeń na poszczególne śruby i obliczyć najbardziej 
obc.  
1)połączenie obc siłą prostopadłą do pow styku(przyjmuje się obc równomierne na wsztstkie śruby) 
 

background image

2)poł obc siłąpoprzeczną Pq działającej w płaszczyznie styku  i przechodzącą przez środek ciężkości 
a)śruby luzne 
b)śruby pasowane  
3)połączenie obc mom skręc Ms dział w pow styku 
a)luzne 
b)pasowane 
c)rozmieszczone współśrodkowo  
-pasowane 
-luzne 
 
 
4)złącze obc mom skręcającym i siłąpoprzecznąPq przy dowolnym rozmieszczeniu śrub 
stosujemy zasadę niezależności działań sił i mom ; obl oddzielnie obc śruby pochodzące od siły Pq i oddzielnie 
od mom Ms. Sumujemy je otrzymując wypadkowe obc które śruba musi przenieść 
a)pasowane 
średnice liczymy z war na ścinanie i docisk pow 
b)luzne 
5)obc mom gnącym i siłą normalnąPn i stycznąPq działającą w płaszczyznie styku 
 
 
mom Mg usiłuje obrócić podstawę dookoła A-A jest on równoważony przez sumę mom sił w śrubach. Przyjmu-
je się że siły te są proporcjonalne do osi obrotu 
 
 
śruby należy zamocować z zaciskiem wstępnym Qw tak by po obc zacisk resztkowy nie zmniejszył się nadmier-
nie. Siła styczna Pq winna być przenoszona przez tarcie 
 
 
a)luzne pasowanie sztywna oprawa 
 
 
b)ciasne pasowanie podatna oprawa 
 
 
 
 
RODZAJE  OBC  ZMIENNYCH:1,2-jednostronnie  zmienne3,4-odzerowo  tętniące5-obustronnie  zmienne  nie-
symetryczne6-ob. Zm symetryczne 
 
Wykres WOHLERA 
Obszary wytrzymałości zmęczeniowej 
Zk-przy małej liczbie cykli 
Zo-ograniczonej 
Zz-nieograniczonej 
PRZEBIEGI ZMĘCZENIOWE: 
 
 
 
Wykres SMITHA(dla punktu załamania na krzywej WOHLERA) 
 
 
 
 
Jeżeli przy wzroście obc stos amplitudy     będzie stały to wartość  wytrzymałości zmęczeniowej określa punkt 
K1;zmęczeniowy wsp bezpieczeństwa X2= 
Jeżeli przy wzroście obc naprężenie średnie cyklu pozostaje stałe to wytrzym zmęczeniową określa punkt Kz 
 
Czynniki wpływające na wytrzy zmęczeniową: 
Pod  pojęciem  karbu  należy  rozumieć  nieciągłości  poprzecznych  przekrojów  lub  zmiany  krzywizn  powierzchni 
ograniczających przedmiot. Rozkład naprężeń w obszarze karbu zależy od geometrii karbu związanej z wymia-

background image

rami przedmiotu. Charakterystykę zmęczeniową  karbu  ujmujemy  we  współczynniku karbu        . zależy on od 
stos promienia krzywizny dna karbu      do promienia lub połowy szerokości przedmiotu R w elementach pła-
skich  w  płaszczyznie  karbu  oraz  od  stos  promienia  (połowy  szerokości)elementu  R  w  miejscu  nieosłabionym 
karbem do promienia R 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zd-wytrzymałość zmęczeniowa próbki o średnicy d 
Z-wytrzymałość próbki o średnicy 7-10mm 
 
 
 
 
OBLICZENIA ZMĘCZENIOWE PRZY OBC ZŁOŻONYCH 
Przy jednoczesnym występowaniu naprężeń różnego rodzaju składamy je przy zastosowaniu odpowiedniej hipo-
tezy. Naprężenia zastępcze dla obc zmiennych niesymetrycznych obliczamy tak samo jak dla obc stałych 
a)przy przewadze naprężeń normalnych 
b) 
rozwijając te zależności można dowieść że naprężenie 
 
 
zalecenia konstrukcyjne mające na celu zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej : 
1)należy dążyć do możliwie łagodnego kształtowania przejść ,stosując stożki zamiast odsadzeń 20 jeżeli łukowe 
odsadzenie jest konieczne stos możliwie duży promień przejścia  
3)działanie karbu można osłabić stosując karby odciążające 4)należy dążyć do wyrównania wsp bezp w różnych 
przekrojach co prowadzi do uzyskania produktu o min masie 5)gładkość pow jest czynnikiem wpływającym na 
wytrzymałość 6)metalowe powłoki ochronne  o  małej  wytrzymałości  mogą być zaczątkiem pęknięcia zmęcze-
niowego7)zwiększenie  wytrzymałości  zmęczeniowej  można  uzyskać  przez  wytworzenie  na  pow  elementu  od-
powiednich napięć wstępnych 
WAŁY I OSIE:Jeżeli jest przenoszony mom skręcający to jet to wał jeżeli nie to oś 
ETAPY PROJEKTOWANIA WAŁÓW:1)proj wstępne-polega na ukształtowaniu wału na podst przeprowadzo-
nych obl wytrz i zadanych dyspozycji wymiarowych2)obl sprawdzające 
a)sprawdzenie sztywności –strzałki i kąta ugięciab)obl dynamiczne _spr prędkości krytycznej drgań i trezonan-
sów c)obl zmęczeniowe(rzecz  wsp bezp)3)ostateczne kształtowanie  wału-mat:St3-St5-gdy o kształcie  wału de-
cyduje sztywność 35-45-gdy wał przenosi duże obc i wskazane jest pow utwardzenie czopu 
 
 
 
w większości przypadków występują 2 naprężenia     co wymaga zast hipotezy. Składamy jedynie te naprężenia 
które odznaczają się jednością miejsca i czasu 
przy przewadze 
przy przewadze 
 
przy skła daniu     najpierw redukuje my naprężenia styczne jed no stronnie zmienne do napręzeń normalnych 
jednostronnie zmiennych a potem te do naprężeń obustronnie zmiennych 
przy przewadze normalnych 
 
a)dla wału obustronnie zginanego i jednostronnie skręcającego 
 
b)obus zg i skr lub jednos zgin i skr 
 
c)jednostr zg i obu skr   
 
przy przewadze napr stycznych 
 

background image

jeżeli naprężenia ściskejące(rozciągające)są na tyle duże że mają istotny wpływ na wytrzymałość wału to: 
 
KSZTAŁTOWANIE WAŁÓW:kształtowanie pow swobodnych przeprowadzamy po ukształtowaniu pow robo-
czych(czopów). Przy stopniowaniu należy uwzględnić : 
 
ZMĘCZENIE POWIERZCHNIOWE: 
Naprężenia stykowe powstają przy ściskaniu dwóch elementów o pow kulistych lub walcowych(el toczne i bież-
nia; zęby kół zębatych). Powstający złożony stan naprężeń ściskających powoduje że naprężenia mogą osiągać 
duże wartości nie przekraczając dopuszczalnych. W przypadku docisku siłą P dwóch kul r1 i r2 średni nacisk na 
pow styku wynosi: 
a-promień kołowy  
   pow styku 
E-moduł zastępczy 
r-promień średni 
 
                                                                 PKM-2 
 
1. ŁO

ŻYSKA TOCZNE  

Podział poprzeczne:  1) kulkowe (zwykłe, do iskrowników, skośne jednorzędowe, i dwurzedowe, wahliwe, sa-
monastawne), 2) wałeczkowe (walcowe,  walcowe wielorzędowe, igiełkowe, stożkowe, baryłkowe) wzdłużne  1) 
kulkowe (jednokierunkowe, dwu.., jednokierunkowe z pierśc kulistym i podkładką) 2) wałeczkowe (baryłkowe,) 
Oznaczanie Każde łożysko jest oznaczone symbolem cyfrowo- literowym w którym zawarte są cechy konstruk-
cyjne,  wielkość oraz cechy  specjalnych  wykonań  numer podstawowy określa  serję oraz średnicę otworu (dwie 
ostatnie  cyfry),  00-10mm  ,  01-12mm;  02-15mm;  03-17mm;    04-20mm,  05-25mm≥x5  np.7204-
ł.skośne(72)0.4*5=20mm(śr otwo),   ,6201-kulkowe zwykłe; 29318-baryłkowe wzdłużne (dw=90mm); , 30309 -
baryłkowe  poprzeczne  (dw=45mm)  ”Z”-za  numerem  łożyska  oznacza  łoż  z  uszczelnieniem”ZZ”lub”2Z”-
podwójnie  uszczelnione,    ,materiały  łożysk  tocznych  ŁH15,  ŁH15SG-  specjalna  stal  chromowa.    koszyczki-
blacha stalowa nieutwardzana taśma mosiężna,odlewane w mosiądzu lub z tw.sztu  
DOBÓR ŁO

ŻYSK TOCZNYCH: 1)ograniczenia wymiarowe 2)wielkość kierunek obciążenia 3) prędkość obr 

4)  błędy  współosiowości  5)  wymagana  dokł  i  cichobieżność  6)  sztywność  wykonania  charakterystyki  1)  no-
ś

ność  a)  ruchowa  „C”  wyrażana  w  N  wartość  obc  przy  którymł  osiągnie  trwałośćL=1mlnobr(n≥10obr/min)  b) 

spoczynkowa(n<10obr/min)tam  gdzie  obc  wywołuje  łączne  odkszt  plastyczne  stykających  się  powierzch-
ni=0.0001średnic częsci tocznych 2) trwałość-czas pracy łożyska  w  mln obr lub godzinach L=(C/P)

p

, gdzie C-

nośność, P-obciążenie, L- trwałość, p=3 łoż kulkowe, =10/3 łoż wałeczkowe. trwałość umowną uważa się trwa-
łość osiągniętą przez 90% badanych łożysk w danym czasie bez wystąpienia objawów zmęczenia  :  
G
dy obc jest opisane w sposób skokowy można go zastąpić wartością średnią wg.wzoru:  Pm=[(

i=1

n

Pi

p

·n

i

·T

i

)/

 

i=1

n

T

i

·n

i

)] gdzie n-obroty, p- wykładnik zależność trwałośći od obrotów, T- czas trwania obciążenia, P – obcią-

żenie . n

m

=

i=1

n

[T

i

·n

i

/T] 

OBL  ŁO

ŻYSK I DOBÓR:  1)ustalenie schematu łożyskowania2)określenie  wartości i  kierunku obc działają-

cych w węzłach łożyskowych oraz prędkości obr 3)dla obc zmiennych obl średnie obc Pm i     4)ustalenie geo-
metrycznych założeń konstrukcyjnych 5)wybór typu łożyska6)przyjęcie wymaganej trwałości L 7) wyznaczenie 
wartości C/P dla przyjętej trwałości i typu łożyska8)obl obc zastępczego P=V*X*Pr+Y*Pa;V-wsp obr pierście-
nia względem obciążenia; X-wsp obc poprzecznego; Y-wzdłużnego; Pr,a-obc:promieniowe,wzdłużne 9) obl obc 
efektywnego Pe=fd*P 10) obl wymaganej nośności ruchowej C=(C/P)Pe 11) obl efektywnej nośności ruchowej 
Ce=ft*C  12)  obl  zastępczego  obc  spoczynkowego  Po=max(Po1,Po2);  Po1=Xo*Pro+YoPao;Po2=Fro  13)  obl 
wymaganej nośności spoczynkowej Co=So*Po gdzie So- wsp bezpieczeństwa spoczynkowego (So≥0,5 dla pra-
cy  spoczynkowej  bez  drgań,  So≥2  dla  pracy  z  udeżeniami  i  wymaganym    spokojnym  okresem,  So≥1  dla  nor-
malnych  warunków  pracy)  14)  dobór  łożyska  wg  katalogu  nośności  wym  geometrycznych  15)  spr  trwałości 
ściernej łożyska f

ν

=V/e

ν

 gdzie V-dopusz powiekszenie luzu w łoż,  e

ν

- stała łożyska zależna od jego otworu. 16) 

weryfikacja  nośności  efektywnej  17)  dobór  środka  smarnego  18)  obl  trwałości  efektywnej  Le=a

a

a

(Ce/Pe)

 

gdzie: a

1

-wsp niezawodności; a

2

- uwzględnia dokł wykonania i gat stali; 

a3

-zależy od war tarcia 19) przyjęcie pa-

sowań w gniezdzie łożyskowym i na czopie oraz uszczelnienia   .dopuszczalna wartość zużycia ściernego okre-
ślona jest wsp zużycia ściernego fv=v/eo;v-dop powiększenie luzu w łożysku;eo-stała zależna od średnicy otwo-
ru.  
 
ŁO

ŻYSKA ŚLIZGOWE:  

BUDOWA  gniazda  ślizgowe(panewki)mogą  być  wykonane  bezpośrednio  w  kadłubach  lub  w  nierozłącznie  z 
nimi związanymi tulejami wylanymi stopem łożyskowym albo w odrębnie osadzonych częściach panewki mogą 
być całkowite(tuleje łożyskowe dwudzielne lub segmentowe) 

background image

1) siła T jest  prostopadła do N 2) T jest niezależna od pola zetknięcia obu ciał 3) T jest zależna od rodzaju po-
wierzchni trących 4 )T jest niezależna od prędkości poślizgu T=

µµµµ

·N,  , T=F·R

t

 gdzie F-powierz  mikrozgrzein, 

R

t

-wytrzymało na ściannie. Pa=N/F,  , N=Pa·F ,, , 

µµµµ

=T/N={F·R

t

}/Pa·F=R

t

/Pa Materiał o małym współ tarcia 

µµµµ

 

powinien mieć małą wytrzymałość na ścinanie oraz dużą twardość (naciski powierzchniowe),  
Tarcie płynne powstaje gdy pow współpracujące są przedzielone warstwą smaru. Opory tarcia spowodowane są 
wówczas  wyłącznie tarciem  wewn smaru zjawisko takie  występuje  w łożyskach smarowanych  hydrostatycznie 
lub  hydrodyn  .Tarcie  mieszane=płynne+graniczne  lub  suche.  Tarcie  w  warunkach  braku  zanieczyszczeń  lub 
produktów korozji między stykającymi się pow nazzywamy tarciem suchym(fizycznie) a w obecności niewiel-
kiej ilości tlenków nazywamy tarciem suchym technicznie  
lepkość i jej parametry:  z prawa Newton’a T=k·A·V/h gdzie A- powierzchnia współpracy, V- prędk względna,.   
Siła  będąca  miarą  oporów  tarcia  wewnętrznego  cieczy  lub  naprężeń  stycznych  cieczy  jest  wprostprop  do  pow 
ograniczającej  warstwę cieczy ich prędkości  względnej oraz odl  między  tymi pow. Wsp proporcjonalności  na-
zywany jest wsp lepkości lub lepkością dynamiczną (

ηηηη

wzory: T=

ηηηη

·A·V/h => 

ηηηη

=T·h/(A·V),  ,[g/cm·s][P] (po-

ise czyt puaz) [N/(m

2

·s)] gdzie 1mPa·s=1cP.  

 Lepkość kinematyczna w stopniach Englera dana jest stosunkiem czasu wypływu 200cm3 oleju w temp pomia-
ru  do  czasu  wypływu  200cm3  wody  destylowanej  w  temp  o  t=20

o

C  . 

νννν

=

ηηηη

/

ρρρρ

,  ,    [cm

2

/

s

][St]  {stoke}  gdzie 

1cSt=10

-6

[m

2

/s]. 

ρ

- gęstość. Dla 

o

E<7



νννν

=7,6

o

·E{1-(1/

o

E

3

)[cSt],   , dla  

o

E>7



νννν

=7,6

o

·E[cSt].  

MAT ŁO

ŻYSKOWE :powinny mieć: 1) dobrą odkształcalność 2) zdolność do wchłaniania zanieczyszczeń 3) 

odp na zatarcie 4) wytrzymałość na naciski 5) odp na korozję 6) niską cenę 
7) dobre przew ciepła 8) odpow rozszerz cieplną 9) dobrą obrabialność 10) korz strukturę materiał PRZYKŁA-
DY
 Ł89, Ł83- Cynowo-antymono-miedziowe- na panwie pracujące w ruchu ciągłym przy obciążeniu stat i dy-
namicznym, przy b. dużych prędkos  obr. Ł16 (PbSn16Sb16Cu2) do łożysk pracujących  przy dużych prędko i 
średnim  obciążeniu.  Ł10As-  (pbSu10Sb14Cu2As)do  średnich  obciążeń  udarowych  ,  dużych  obciąstaty  i  śred-
nich prędkościach obrotowych. Ł6 (pbSN6Sb6) panwie łożysk samochodowych pracujących przy obciążeniach 
uderzeniowych  o  dużym  natężeniu  pracy.  Rabbity  89,3%Sn,  9,8%Sb,  1,8%Cu,  ŁB3:  83%Sn,  11%Sb,6%Cu, 
Ł16:
 16%Sb, 1,7%Cu 16%Sn.   
 
ŁO

ŻYSKA HYDROSTATYCZNE: 

 
 
Wyodrębniony prostopadłościan cieczy jest tłoczony  w dół przez szczelinę o  wymiarach l b x,  siła  wywołana 
różnicą  ciśnień  wynosi:  p=2x·b·

∆∆∆∆

p=2l·b·

ηηηη

·dV/dx  gdzie  dV/dx<0,    ,    2x·b·

∆∆∆∆

p=-2l·b·

ηηηη

·dV/dx,      ,  ,  V={-

∆∆∆∆

p·x

2

/(

ηηηη

·l·2)}+C, 

 

 

,x=

±±±±

h/l 

 

 

=> 

V=0, 

 

C=(

∆∆∆∆

p·h)/(8·

ηηηη

·l)

 

V={(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(8

ηηηη

·l)}-

{(

∆∆∆∆

p·x

2

)/(

ηηηη

·l·2)}=[

∆∆∆∆

p/(2·

ηηηη

·l)][{h

2

/4}-x

2

gdy  x=0 

 V

max

=(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(8

ηηηη

·l)  natomiast V

sr

=(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(12·

ηηηη

·l),  , Q-

objętość  natężenia  przepłyeu,  Q=V

sr

·b·h=(

∆∆∆∆

p·b·h

3

)/(12·

ηηηη

·l),      ,  dp=-(6·Q·dr)/(

ππππ

·h

3

·r),    ,  Q=-

(dp·2·

ππππ

·r·h

3

)/(12·

ηηηη

·dr),    ,  p=-{lnr(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

)}+C,  ,  gdy  r=R

p=0  warunki  brzegowe,    , 

C=lnR(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

),    ,  p=ln(R/r)·(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

),      ,  p

o

=ln(R/r

o

)·(6·

ηηηη

Q)/(

ππππ

·h

3

),      ,  Q=(p

o

·

ππππ

·h

3

)/(6·

ηηηη

·ln{R/r

o

}) 

Prędkość w szczelinie ma rozkład paraboliczny. Siła wyporu filmu ole jest równa sumie siły wywieranej przez 
olej o ciśnieniu p

o

 na pow korony smarnej o śred 2r

o

 i siły wywieranej przez wypływ oleju o zmiennym ciśn 

na  powierzchni  progu  łożyska  W=p

o

·

ππππ

·r

o

2

+

ro

R

(p·2

ππππ

r·)dr,    ,W=p

o

·

ππππ

·r

o

2

+(12·

ηηηη

·Q·

ππππ

)/(h

3

·

ππππ

)·[

ro

R

ln(R·r/r)dr],    , 

W=(p

o

·

ππππ

)/2·{(R-r

o

2

)/ln(R/r

o

)},  ,p

k

-

σσσσ

kmin

>0, gdzie 

σσσσ

kmin

-naprężenie naciskowe, p

k

- ciśnienie komory smarowej.  

 
 
SMAROWANIE HYDRODYNAMICZNE  
 
 
Założenia  teotii  hydrodynamicznej:  {rozpatrywane  łożysko(jak  na  rys)  posiada  nieskończenie  długą  szero-
kość}1) przepływ cieczy jest zasadniczo uwarstwiony i odpowiada ona Newtonowskiej def lepkości 2) siły bez-
władności  wywołane przyspieszeniem ruchu cieczy są  małe  w porównaniu z  siłami  stycznymi działającymi  na 
ciecz i mogą być pominięte 3) ciecz jest nieściśliwa tzn że objętość cieczy przepływającej przez dany przekrój w 
jednostce  czasu  jest  wielkością  stałą  4)  P=f(x)  5)  V=f(x,y)  6) 

ηηηη

=const,        ,  [p+(dp/dx)dx]·b·dy+

ττττ

·b·dx-

[

ττττ

+(

ττττ

/

y)dy]·b·dx-p·b·dy=0,  , dp/dx=

ττττ

/

y,  , T=

ηηηη

·A·(dV/dy),    , 

ττττ

=

ηηηη

·(dV/dy),    ,  ,

(

ττττ

/

y)=

ηηηη

·(

2

V/

y

2

),    , 

(dp/dx)=

ηηηη

·(

2

V/

y

2

)   założenie (dp/dx)=const,  ,  V=y

2

/2

ηηηη

·(dp/dx)+C

1

·y+C

2

,   V=-u

y=0,, V=0y=h ,, C

2

=-

u,  , C

1

=u/h-{h/2

ηηηη

·(dp/dx)},  V={(y

2

-h·y)/2

ηηηη

·(dp/dx)+u{(y/h)-1} 

jest rozkładem prędko cząstek w warstewce 

cieczy.  
RÓWNANIE  REYNOLDSA  równanie  teorii  smarowania.  Opisuje  rozkład  ciśnienia  hydrodynamicznego  w 
szczelinie  smarnej.  Dla  przepływu  jednokierunkowego  dp/dx=6

ηηηη

·u[(h*-h)/h

3

],    gdzie  h*-  wartość  szczeliny 

gdzie dp/dx=0. h-  wartośćc  grubości szczeliny. 1. przeplyw jest zasadniczo uwarstwiony, 2. siły bezwładności 
są małe mogą być pominięte. 

background image

Trójwymiarowe  ró

żniczkowe  równ  Reynoldsa  /z[h

3

/

ηηηη

·(

p/z)]-/x[h

3

/

ηηηη

·(

p/x)]=  /x(6·n·h),      ,    , 

ττττ

=-

ηηηη

·(dV/dy=-

ηηηη

·V/h)- siła tarcia na pow jednostk,  , T=B·

ππππ

·D·

ττττ

=-

ππππ

·B·D·

ηηηη

·(V/h),  , V=(D·

ω

ω

ω

ω

)/2,  , h=

∆∆∆∆

/2,, , 

∆∆∆∆

=D-d ,   

µµµµ

=T/2=(

ππππ

·B·D·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/(P·

∆∆∆∆

)  ,    ,    p

sr

=P/(B·D),        ,   

ψ

ψ

ψ

ψ

=

∆∆∆∆

/D,    , 

µµµµ

=(

ππππ

·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/(p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

)  ,        ,względny  wsp  tarcia

 

µµµµ

/

ψ

ψ

ψ

ψ

=(

ππππ

·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

)=(

ππππ

·

ηηηη

·2

ππππ

·n)/(p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

),    , 

LICZBA SOMMERFELDA 

ηηηη

·n/p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

=S, S

o

=p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

/

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

 gdzie S

o

=1/(2·

ππππ

·S), parametr uwzględniający naciski, 

luz  prędkość  obwodową  lepkość.  Istnieje  kryterium  podobieństwa  hydrodynamicznego  łożysk  ślizgowych. 

ψ

ψ

ψ

ψ

=

∆∆∆∆

/D luz względny, 

δδδδ

- luz promieniowy , p

sr

=p/

ββββ

·D- sredni nacisk, 

ηηηη

-lepkość smaru [Pas] n”- prędkość obro-

towa,  ,  

ψ

wartości zalecane 

ψ

ψ

ψ

ψ

=0,8·

4

u·10

-3

±±±±

30% [-30%] 1) gdy  mat panewki  sprężysty(małe E) 2) naciski 

stosunkowo duże 3) łożysko  samonastawne 4) łożysko  wąskie B/D<0,8; 5) kierunek obc zmienny 6) prędkość 
obr  mała  <3-4

m

V,    ,  [+30%]  1)  mat  pan  mniej  spr  (duże  E)  2)  obc  małe  3)  łożysko  sztywne  4)  łożysko  dłu-

gieB/D>0,8 5) kier obc stały 6)prędkość obr duża 
 
 
OBLICZENIA ŁO

ŻYSK ŚLIZGOWYCH (wg DIN 31652) 

1) nośność S

o

=(F·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

)/(D·L·

ηηηη

ef

·

ω

ω

ω

ω

ef

)=f(

εεεε

,L/D,

),  gdzie L- szerok łożyska, 

- kąt opasania , S=1/(2·

ππππ

·S

o

), 2) stra-

ty tarcia 

µµµµ

/

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

=f(S

o

,L/D,

),   , P

t

=P

o

=

µµµµ

·F·

µµµµ

s

gdzie p

o

- strumien cieplny, P

t

- straty na tarcie. Stosunek L/D=

λλλλ

należy przyjąć w założeniach stosownie do warunków konstrukcji. 

λλλλ

=L/D

≈≈≈≈

0,8  [1) ślimak, reduktor(0,8-1,2)  ,, 

2) przekładnie wolnobieżne (1,0-1,2),   3) turbiny(0,6-1,0)    4)  pompy, wentylatory(0,4-0,8)    5)   silni elek-
trycz(0,8-0,2)    6)  walcarki(0,4-0,8)]   

λ

  -dla  wału  sztywnego  należy  przyjąc  większe.  P=F/(D·L)

p

dop

    ,      , 

h

o

R

zc

+R

zp

,    ,  h

o

/

δδδδ

=1-

εεεε

  gdzie 

ε

- mimośrodowość względna, 

δδδδ

=R-r,  

δ

- luz promieniowy. Stosunek 

µ

/

ψ

- od-

czytuje  z  wykr.    3)  natężenie  przepływu  smaru  Q

1

=D

3

·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·

ω

ω

ω

ω

ef

·g

1

    gdzie  g

1

=f(

ε

,L/D,

)  –  wypływy  boczne,    , 

Q

2

=(D

3

·

ψ

ψ

ψ

ψ

3

·g

2

·

ρρρρ

S

)/

ηηηη

ef

   -wypływy obwodowe 4)minimalna grubość filmu olejowego h=0,5·D·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·(1+

εεεε

·cos

ϕϕϕϕ

) ,    , 

h

o

=0,5·D·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·(1-

εεεε

),          ,  p=F/(D·L),            ,

ηηηη

=f((t

1

+t

2

)/2)    ,      , 

ψ

ψ

ψ

ψ

min

=(D

min

-d

max

)/D,          , 

ψ

ψ

ψ

ψ

max

=(D

max

-d

min

)/D,        , 

ψ

ψ

ψ

ψ

m

=0,5(

ψ

ψ

ψ

ψ

min

+

ψ

ψ

ψ

ψ

max

),    , Re=(

ρρρρ

·u

2

·s/2)

ηηηη

41,3(D/s) ,    ,  

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

=(

α

αα

α

1B

-

α

αα

α

1s

)(t

ef

-20

o

C),    , 

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

=

α

αα

α

1B

(t

B

-20

o

C)-

α

αα

α

1s

(t

s

-

20

o

C) ,   ,

ψ

ψ

ψ

ψ

=

ψ

ψ

ψ

ψ

m

+

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

,   , gdzei s- luz średnicowy, 

ηηηη

- lepkość dynam u

2

- prędkośc obr czopa. 5 )bilans cieplny  

P

o

=P

A

   ,  , P

A

=k·A·(t

b

-t

a

) ,  , A=2·(4/

ππππ

)·(D

H

2

-D

2

)+

ππππ

·D

H

·L

H

=

ππππ

·H(B

H

+H/2),  , A=(15-20)D/L,   , P

O

=

ρρρρ

·C·Q(t

2

-

t

1

),   t

ef

=t

b

 dla smarow pierścieniem , t

ef

=t

m

=0,5(t

1

+t

2

) ,  , (t

b,0

-t

a

)=20

o

K,  , (t

2,0

-t

1

)=20

o

K. gdzie t

b,0

temp łoż 

np. 60

o

C. Porównujemy temp a następnie z dop temp. Np. 120

o

C.  

Zalecany  sposoby  smarowania  jeżeli 

(p·u

3

)<50/

(9,81)  stosujemy  pierścień  luźny,  gdy  (p·u

3

)<{50do 

100}/

(9,81)  to    pierścień  stały,  gdy  √(p·u

3

)<100/

(9,81)    wtedy  smarowanie  dopływowe  (pod  ciśnieniem) 

gdzie p- naciski obwodowe [MPa], u- pred obwod [m/s].  
ŁO

ŻYSKA PRACUJĄCE W WARUNKACH TARCIA PÓŁPŁYNNEGO (t mieszane)  

Obliczanie tego rodzaju łożysk sprowadza się do obliczeń  zabezpieczających przed przedwczesnym  zużyciem: 
p

sr

=F/(L·D)

p

dop

 ,   , p

sr

·

νννν

(p·

νννν

)

dop

,  ,gdzie (p·

νννν

)

dop

 –dobieramy z charakterystyk materiałów na łożyska    

Grupy mat łożyskowych:1) stopy metali(np. babity) 2) spieki 3) tworzywa sztuczne 4) mat wielowarstwowe 5) 
inne 
 
SPRZ

ĘGŁA: 

 
 
Sprz

ęgło stożkowe(sterowane) 

 
 
Zmniejszenie kąta     powoduje zmniejszenie siły docisku, przyjmuje się   =15-20 
Zbyt mały kąt może spowodować zakleszczenie się sprzęgła 
 
Wsp tarcia   

µµµµ

-wpływa na wielkość przenoszonej siły (momentu); jedną z pow sprzęgła wykłada się okładziną 

cierną aby uzyskac duże    
 
N=P

w

/sin

α

αα

α

 

T=N·

µµµµ

=(Pw·

µµµµ

)/sin

α

αα

α

=Pw·

µµµµ

 

 

 

 

 

M

o

=(T·D)/2=(Pw·

µµµµ

’·D)/2 

 

 

,  

Pw=2Mo/(

µµµµ

·D)=(2Mo·sin

α

αα

α

)/(

µµµµ

·D)  gdzie  Pw-  siła  wzdłużna.  Zmniejszenie  kąta 

α

  powoduje  zmniejszenie  po-

trzebnej siły docisku 

α

αα

α

(15-20

o

 by nie nastąpiło zniekształcenie.. P=N/(

ππππ

·D·b)=Pw/(

ππππ

·D·b·sin

α

αα

α

) ,  gdzie  b- sze-

rokość  pow  styku.    Mom  obliczeniowy:  Mo=k·Mn;    Mn-mom  nominalny;  k-wsp  przeciążenia,  k=k

1

+k

2

  gdzie 

k

1

–zależne od silnika, k

2

-zal od masz napędowej. Dla sprzęgieł zębatych k=k

1

+k

2

+k

3

gdzie k1-zal od sil i masz 

roboczej,  k2-zal od czasu pracy na dobę,  k3-zal od częstot łączeń.  
 
PRZEKŁADNIE: 
Przekładnie  mechaniczne-mechanizmy  służące do przenoszenia energii co zazwyczaj połączone jest ze zmianą 
prędkości i odpowiednimi zmianami sił lub momentów. Najczęściej przenoszą równomierny ruch obr. Składają 

background image

się z dwóch lub wiecej kół stykających się ze sobą lub rozsuniętych i opasanych wspólnym cięgnem. Opasanie 
może  być  kształtowe  lub  cierne.  Typy  przekładni:1)  zębata-  kształtowe  bezpośrednie  2)  łąńcuchowa-  kształto-
wee cięgnowe, 3) pasowa- cierne cięgnowe 4) cierne- cierne bezpośrednie. Podział wg ułożenia osi 1) równole-
głe  2)  kątowe  3)  wichrowate.  Podział  wg  położenia  1)  zwalniające-redurtory  n

a

/n

b

>1  2)    przyspieszające-

multiplikatory n

a

/n

b

<1. 

Przełożenie kinematyczne i geometryczne: i

ab

=

ω

ω

ω

ω

a

/

ω

ω

ω

ω

b

=n

a

/n

b

,   , V

a

=(

ππππ

·D

a

·n

a

)/60  ,  , V

b

=(

ππππ

·D

b

·n

b

)/60,  , z

a

·t=

ππππ

·D

a

 

,  , z

b

·t=

ππππ

·D

b

  ,   , Sprawność przekładni 

ηηηη

ab

=M

b

/(i

ab

·M

a

).   

PRZEKŁADNIE CI

ĘGNOWE: 

1)pasowe-składają  się  one  z  co  najmniej  dwóch  kół  o  gładkiej  powierzchni  i  opasującego  je  cięgna  w  postaci 
jednego lub szeregu ułożonych pasów. W wyniku napięcia pasa między nim a kołami powstaje tarcie pozwaleją-
ce przenieść mom obr Zalety:1) tania i prosta konstrukcja 2) płynność ruchu i cichobieżność 3) dolność łagodze-
nia zmian obc i drgań 4) swoboda w doborze rozstawu osi 5) możliwość różnego ustawienia osi wałów 6) moż-
liwość zmiany przełożenia 7) zabezpieczenie innych mechanizmów od nadmiernego przeciążenia 8) mała wraż-
liwość na dokładność montażu Wady :1) duże rozmiary 2) znaczne obc wałów i łożysk 3) niestałość przełożenia 
4) wrażliwość pasa na szkodliwy  wpływ otoczenia 5) niezbyt  wysoka sprawność. Materiały na pasy: 1) skóry 
wołowe, 2) guma (kilka warstw tkaniny wulkanizowanej tkaniany) 3) tkane z impregnowanej tkaniny bawełnia-
nej lub z włukien sztucznych, 4) z tworzyw sztucznych (mogą być z wtopionymi linkami stalowymi).   
OBCI

ĄŻENIA   (wzór EULER’A)  P=S

a

-S

b

    gdzie  S

a,b

-  obc  użyteczne  P=(1000·N)/V    [N],      ,  e

µµµµαααα

=S

a

/S

b

,    , 

α

αα

α

=

ϕϕϕϕ

1

,

ϕϕϕϕ

2

,  , N-moc przenoszona przez przekładnię[kW] V-prędkość obwodowa [m/s]   

ϕϕϕϕ

-kąt odchylenia cięgna 

od  prostej  łączącej  osie  kół    Q=

[S

a

2

+S

b

2

+2·S

a

·S

b

·cos

γγγγ

 

obc  kół  ,      ,tg

θθθθ

=[(S

a

-S

b

)/(S

a

+S

b

)]·tg(

γγγγ

/2)  ,    ,    Pośli-

zgiem sprężystym pasa nazywamy stos różnicy prędkości obu cięgien do prędkości cięgna czynnego:

ξξξξ

=(V

a

-

V

b

)/V

a

  ,  ,  Wsp napędu

ϕϕϕϕ

=P/(S

a

+S

b

)=(S

a

-S

b

)/(S

a

+S

b

) ,    ,  

ϕϕϕϕ

gr

=(0,4-0,6)  dla  pasów  płaskich,   

ϕϕϕϕ

gr

=(0,5-0,7)  dla  p,  klinowych,   

ξξξξ

=0,01-0,02  ,  Dla  przeciętnych  war  pracy 

sprawność   

ηηηη

=0,96-0,98 z pasem płaskim dla pasów płaskich   

ηηηη

=0,95-0,96 z rolką napinającą lub z wieńcem 

klinowym.  Dzięki  lepszemu  sprzężeniu  pasa  klinowego  z  kołem  możliwe  jest  zmniejszenie  kąta  opasania   
zwiększenie przełożenia zmniejszenie rozstawu osi oraz zmniejszenie nacisku na koła  

α

αα

α

-kąt rozwarcia rowka na 

kole. 

µµµµ

’=

µµµµ

/sin

µµµµ

/2   ,  ,   V

≈≈≈≈

10[m/s](4-25) 

OBLICZENIA PRZEKŁ PAS Z PASKIEM KLINOWYM  
Lp-
dł  pasa  Lp=

ππππ

·(D

1

+D

2

)/2+(D

2

-D

1

ππππ

·

γγγγ

/180+2·a·cos

γγγγ

  ,    ,   

ϕϕϕϕ

1

=180-2·

γγγγ

    ,    ,   

ϕϕϕϕ

2

=180+2·

γγγγ

  ,    ,  sin

γγγγ

=(D

2

-D

1

)/2·a 

Wzór 

przybliżony 

  Lp=2·a+

ππππ

·(D

1

+D

2

)/2+[(D

2

-D

1

)]

2

/4·a 

 

gdzie 

a- 

odległość 

osi 

kół. 

(D

1

+D

2

)/2+50

a2(D

2

+D

1

),  ,Moc przenoszona 

N=(z·N

1

·k

l

· k

ϕϕϕϕ

)/ k

t

  ,  , gdzie z-liczba pasów klinowych pracu-

jących równolegle  N

1

-moc przenoszona przez jeden pas klinowy  średniej długości przy  kątach opasania 180 i 

przy pracy bez przeciążeń k

l

-  wsp uwzględniający liczbę okresów zmian obc pasa  w jednostce czasu(zal od dł 

pasa)  k

l

=f(Lp),  k

ϕϕϕϕ

-  wsp  uwzględniający  kąt  opasania  mniejszego  koła  rowkowego  k

ϕϕϕϕ

=f(

ϕϕϕϕ

1

),  k

t

-  wsp  uwzględ-

niający trwałość pasa klinowego k

t

=f(T) , De=D

1

·k

1

 

średnica skuteczna koła (walcowej części powierzchni) ,   

Powierzchnia  skuteczna  pasa  jest  to  miejsce  geometryczne  linii  zamkniętych  pasa  nie  zmieniających  swoich 
długości  przy  nawijaniu  pasa  na  koło  rowkowe.  Najmniejszy  jest  pasek  Z  później  A,B,C,D  i  największy  E. 
Wszystkie paski mają kąt wierzchołkowy zawsze równy 

α

w

=40

w przekroju wyprostowanej części pasa.  

PRZEKŁADNIE ŁA

ŃCUCHOWE  

Składa się z dwu lub więcej kół uzębionych i opasającego je giętkiego cięgna, złożonego z szeregu ogniw łączo-
nych przegubowo. Zalety: pewna swoboda w  ustaleniu odległości osi, 2) zdolność łagodzenia szrpnięć, 3) wyż-
sza sprawność niż przekładni pasowej. 4) stałość przełożenia, 5) niewielkie obciążenia wałów i łożysk, 6)  moż-
ność napędzania kilku wałów.  Wady 1) duży koszt, 2) nierównomiernoość ruchu, 3) hałas 4) konieczność sma-
rowania 5) warunek konieczny- równoległość wałów.  Rodzaje łańcuchów tulejkowe, sworzniowe, rolkowe, zę-
bate, płytkowe.  
BUDOWA I OPIS
 
Wrąb -przestrzeń między dwoma zębami jednego koła. Grubość zęba s-może być mierzona na dowolnym wal-
cu; jeżeli jest mierzona na walcu podziałowym to jest to grubość nominalna Luz obwodowy -różnica między su-
mą  grubości  obu  współpracujących  zębów  a  podziałką  Wysokość  zęba  -mierzona  na  promieniu  jest  odległość 
koła  dna  wrębów  od  koła  wierzchołków  (głów)    Luz  wierzchołkowy  -odległość  między  walcem  wierzchołko-
wym jednego koła zębatego a walcem den wrębów koła drugiego c=0.25m Wskaźnik wysokości zęba -stos wys 
głowy  zęba  do  modułu  .  Ewolwenta-krzywa  powstała  przez  otaczanie  prostej  po  kole  Punkt  przyporu  -punkt 
styczności dwóch współpracujących ewolwent  Częścią linii przyporu -jest odcinek przyporu ograniczony punk-
tami przecięcia się kół na których znajdują się końce czynnych zarysów zęba(w przybliżeniu koła wierzchołko-
we). Punkty styku zębów przemieszczają się wzdłuż linii zazębienia lub linią przyporu Centralny punkt przypo-
ru
C -wyznacza przecięcie linii przyporu z prosta łączącą środki kół  Kąt przyporu 

α

αα

α

O

-kąt między prostą przy-

poru a styczną do kół tocznych w punkcie Liczba przyporu- E-jest to stos długości odcinka przyporu do długości 
podziałkizasadnicej  E>1  Zarys  odniesienia  -zarys  zębów  zębatki  nazywanej  zębatką  odniesienia  powstaje  ona 
jako zarys stycznych do dwóch zarysów ewolwentowych współpracujących kół można ją interpretować jako ko-

background image

ło zębate o nieskończenie średnicy zarysem takiego koła są odcinki proste jako szczególny przypadek ewolwent 
(koło MAGA):    -moduł normalny     -kąt zarysu normalnego (zwyke   =20)     -promień krzywizny  krzywej 
przejść.  
Zalety zazębienia ewolwentowego: 1) mała wrażliwość na odchyłki odległości osi kół  2) kierunek siły między-
zębnej  nie  zmienia  się  podczas  przcy  3)  koła  zębate  o  tych  samych  podziałkach  i  nominalnych  kątach  zarysu 
mogą być kojarzone w dowolne pary bez wzglę du na liczbę zębów w każdym kole 4) koła uzębione zewnętrz-
nie mogą być kojarzone z uzębionymi zewnętrznie lub też z zębatką 5) ewolwentowe koła zębate można wyko-
nać  dokładnymi  metodami  obwiedniowymi  6)  za  pomocą  tego  samego  narzędzia  w  metodzie  obwiedniowej 
można wykonać koła o różnych liczbach zębów  
KOREKCJA UZ

ĘBIENIA 

podcięcie zęba podczas obr obwiedniowej występuje wówczas gdy część narzędzia zębatki wytwarza zarys który 
nie  jest  ewolwentą.  Praktycznie  podcięcie  występuje  przy  zbyt  małej  liczbie  zębów  i  tylko  przy  uzębieniu  ze-
wnętrznym. Graniczna liczba zębów

Zg=y·[2/si

2

α

αα

α

o

],   , dla 

α

αα

α

o

=20

o

, Zg=17 ,praktyczna graniczna liczba zębów 

 Z’g=14.    Z własności ewolwent wynika możliwość utworzenia prawidłowego pod względem kinematycz-
nym zazębienia przy dowolnie wybranym odcinku ewolwent. Praktycznie dokonuje się tego przez zmianę wza-
jemnego położenia narzędzia i nacinanego koła 
Przesunięcie zarysu X –określa się w stos do modułu normalnego za pomoca wsp przesunięcia X=x·m ,    Prze-
sunięcie jest dodatnie przy wysuwaniu narzędzia a ujemne przy wsuwaniu narzędzia. Graniczna wartość przesu-
nięcia- , Xg=g·(Zg·z)/Zg,   
KOREKTA ZAZ

ĘBIENIA 

Korekcja zazębienia(współpracy obu kół) 
1) P0-przesunięcie zarysu bez zmiany odległości osi (X-X)-stosujemy gdy   Z

1

+Z

2

2·Zg zastosowanie korekcji 

tej  korekcji  pozwala  na  usunięcie  podcięcia  w  mniejszym  kole  ale  jest  stosowane  też  gdy  podcięcie  nie  grozi 
gdyzpoprawia  warunki  współpracy zębów oraz zwiększa liczbę przyporu 2) P  -przesunięcie zarysu ze zmiana 
odległości osi(X+X)-stosujemy gdy nie jest spełniony war z pkt-u pierwszego i nie można stosować korekcji P0 
lub  w  przypadku  gdy  względy  konstrukcyjne  wymagają  zmiany  odległości  osi.  Po  zastosowaniu  przesunięcia 
obu  zarysów  przy  wsp  osie  kół  ulegną  rozsunięciu  i  nowa  odległość  będzie  równa:............  Aby  skasować  po-
wstały duży luz obwodowy zbliżamy koła na odległość a

p

=a

o

+(X

1

+X

2

)·m ,  , a

r

=a

o

·(cos

α

αα

α

o

/cos

α

αα

α

t

gdzie 

α

αα

α

t

tocz-

ny  kąt  przyporu.  Dla  zachowania  nie  zmienionego  luzu  wierzchołkowego  należy  ściąć  wierzchołki  o  wartości 
k·m=a

p

-a

r

  Wzory pozwalają określić tylko sumę wsp korekcjiIch podział pozostaje do dyspozycji konstrukto-

ra: a

o

=m·(Z

1

+Z

2

)/2 

zerowa odległość osi (bez korekcji). inv·

α

αα

α

t

=inv·

α

αα

α

o

+tg

α

αα

α

o

·2·(X

1

+X

2

)/(Z

1

+Z

2

),  ,X

1

=X

1

+X

2

,  

, => X

2

=0 (całość na koło mniejsze) 

wzmocnienie małego koła. X

1

=X

2

 ,  , X

2

==X

1

·Z

1

/Z

2

  ,   , h

a

=(y+x-k)·m ,  

,h

f

=(y-x+,025)·m 

USZKODZENIA Z

ĘBÓW 

1) Rysy hartownicze 2) uszkodzenia interferencyjne –występują wskutek nadmiernych nacisków zwłaszcza mię-
dzy  wierzchołkiem i stopą zęba 3) Odpryski  są inicjowane przez rysy i pęknięcia  w utwardzonej warstwie po-
wierzchniowej 4) Wytarcia i  wydarcia-są  wynikiem obecności twardych zanieczyszczeń  między  współpracują-
cymi  zębami(zanieczyszczenia  oleju  lub  przekładni)  5)  zatarcie  i  przegrzanie-powstają  przy  zaniku  warstwy 
smaru i metalicznym styku powierzchni styku 6) Pitting -ma postać piramidkowych ubytków na powierzchniach 
bocznych, Jest inicjowany przez pęknięcia, w które wpływa olej, a następnie zgniot i złom. Jest to uszkodzenie 
nieutwarzdzonych zębów o zbyt małej granicy plastyczności. 7) Korozja. 
Opis zastępczy ewolwenty za pomocą walców,,, Przekładnie otarte-mała liczba cykli, nie występuje pitting, li-
czymy na zginanie Przekładnie zamknięte- występuje pitting, liczymy naciski Herza N[kW], n

1

[1/min], T

1

[Nm], 

u=Z

1

/Z

2

, t[h],  

OBLICZENIA 
Wzór  na  odległość  osi  z  warunku  na  naciski  Hertzowskie  a

7,94·(u+1)·

3

[{(Z

E

·  Z

H

·  Z

εεεε

·  Z

ββββ

· 

Z

B

)/(u·

σσσσ

HP)

}

2

·{(T

2

·K

H

)/

ττττ

a

}],      ,  gdzie  Z

E

-  wsp  sprężystości  mat  kół  Z

E

=

[1/

ππππ

·{(1-

νννν

1

)/E

1

+(1-

νννν

2

)/E

2

}]    gdzie 

νννν

liczba  Poissona.-  wsp  sprężystości  poprzecznej  ,  E-moduł  Younga  .  Z

H

  –  wsp  strefy  nacisku 

Z

H

=(1/cos

α

αα

α

t

[(2·cos

ββββ

b

)/tg

α

αα

α

tw

gdzie 

α

αα

α

tw

 -czołowy toczny kąt przyporu 

α

αα

α

tw

=arccos(cos

α

αα

α

t

·a

o

/a),  , 

α

αα

α

t

czołowy 

kąt  przyporu. 

α

αα

α

t

=arctg(tg

α

αα

α

tw

/cos

ββββ

)  ,    , 

ββββ

b

=arcsin(sin

ββββ

·cos

α

αα

α

n

),      Z

εεεε

-    wsp  liczby  przyporu  (stopnia  pokrycia) 

Z

εεεε

=

[{(4-

εεεε

α

αα

α

)/3}·(1-

εεεε

ββββ

)+(

εεεε

ββββ

/

εεεε

α

αα

α

)] gdzie 

εεεε

α

αα

α

czołowa liczba przyporu 

εεεε

α

αα

α

=(1,2-1,6)  .,  

εεεε

ββββ

skokowa liczba przyporu  -

εεεε

ββββ

=(b

w

·sin

ββββ

)/(

ππππ

·m

n

).  Z

ββββ

wsp pochylenia linii zęba Z

ββββ

=

[cos

ββββ

],   ,Z

B

wsp zmiany krzywizny styku  Z

B

=1,0 ,  , 

Z

B

=f(

ρρρρ

1

,

ρρρρ

2

), .  Z

εεεε

·Z

ββββ

·Z

B

=1  w obliczeniach przybliżonych. K

H

- wsp obc zewnętrznego K

H

=K

A

·K

V

·K

H

ββββ

·K

H

α

αα

α

  ,  , 

gdzie  K

A

-  wsp  przeciążenia  (1-2,25),    ,  K

V

  -wsp  nadwyżek  dynamicznych  (spowodowanych  prędkością) 

K

VH

=1+[

{V}/a

V

]  lub  K

VH

=V

1/s

  ,     ,  V=(1,2-1,3)·10

-3

·n

1

·(T

1

/u)  [m/s] 

-nie hartowane zęby, , V=(1,6-2,0)·10

-

3

·n

1

·(T

1

/u) [m/s] 

-hartowane zęby a

V

=(3-60) -wsp zależny od prędko obr. K

H

ββββ

- wsp klasy obc na długości zę-

ba  K

H

ββββ

=f(

ψ

ψ

ψ

ψ

d

=b/d)    i  sposobu  łożyskowania.  K

H

ββββ

=(1,0-1,5).    K

H

α

αα

α

-  wsp  rozkładu  obc.  K

H

α

αα

α

=  K

F

α

αα

α

=1+0,25·(n-

5)[1/{(1/Z

εεεε

2

)-1}].  Gdzie n- klasa dokładności wykonania przekładni n=5-9.  K

H

α

αα

α

=(1,06-1,18)  dla kół o zębach 

prostych, K

H

α

αα

α

=(1,15-1,45) dla kół  skośnych. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

-  względna szerokość 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=b/a.... 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

 

0,25- dla przekł wąskie o 

background image

małych mocach, 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,25-0,315) dla przkł ogólnego przez z kołami hartow. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,315-0,4)  dla przek z kołami 

ulepszanymi cieplnie o twardości HB<350.  

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=0,4 dla przekł średniej  mocy z  symetr łożysk. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,5-0,8)dla 

przek  dużych  mocy 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,8-1,4)(2,5)  dla  przek  b.  szerokich  ,  dużych  mocach. 

σσσσ

HP

-  dop  naprężenia  stykowe  

σσσσ

=(

σσσσ

Hlin

/S

Hmin

)·Z

N

·Z

L

·Z

R

·Z

V

·Z

X

·Z

W

,    ,    gdzie 

σσσσ

Hlim

-  granica  wytrzymałości  zmęczeniowej  na  naciski  stykowe, 

S

Hmin

min rzeczywisty wsp bezpieczeństwa    S

Hmin

=8-9-gdy przewidywana wytrzymałość jet mniejsza od ba-

zowej liczby cykli     S

Hmin

=1.1-jednorodna struktura obróbki, małe obc 

    S

Hmin

=1.1-1.25-zęby  hartowane,  średnio  obc          S

Hmin

=1.25-1.4-silnie  obciążone  o  wysokiej  dynamice.  Z

N

  -

wsp  trwałości  przekładni    Z

N

=(N

Hlim

/N

K

)

1/qH

,  gdzie    N

Hlim

-  bazowa  liczba  cykli  wytrzymałości  zmęczeniowej, 

N

K

  -  ilość  cykli  q

-wykładnik  nachylenia  krzywej  WOHLERA    q

H

=(6-12).  Z

L

-  wsp  uwzględnia  smarowanie 

Z

L

=0,91+(0,36)/(1,2+80/{

νννν

50

}

2

)    gdzie 

νννν

50

-    lepkość  kinem  w  temp  50

o

C.  Z

R

-    wsp  chropowatości  pow  zęba 

Z

R

=1,02·{

3

a/Rz

1

+Rz

2

}

0,08

,  a-odległość  osi.  Z

V

-  wsp  prędkości  Z

V

=0,93+0,14/{0,8+(32/V)

0,5

},    Z

W

-  wsp 

wzmocnienia  powierzchniowego  Z

X

-  wsp  wielkości  zęba  Z

X

=

[1,07-(a/10

4

)]

1  ,      ,  odległość  osi  a=m·(Z

1

-

Z

2

)/2,        ,  moduł  na  zginanie:m

(3-3,4)·10

3

{T

1

·K

F

·(u+1)}/(

ψ

ψ

ψ

ψ

d

·a

2

·

σσσσ

FP

),      ,  K

F

-(0,78-0,8)K

H

    ,      , 

ψ

ψ

ψ

ψ

d

-szerokość 

względna 

odniesiona 

do 

średnicy 

b/d. 

 

Obliczenia 

sprawdzające  

S

Z

F

b

d

u

u

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

K

K

K

K

S

H

H

N

t

w

t

L

R

V

W

X

E

H

A

V

H

H

H

=

⋅ +

⋅ ⋅ ⋅

σ

ε

β

α

β

lim

lim

1

1

gdzie  F

t

-  siła  obwodowa  między  zębna, 

d

t1

-  średnica  koła.    Sprawdzenie  zębów  i  kół  na  zginanie  zmęczeniowe.   

σσσσ

F

=

σσσσ

Fo

·K

H

σσσσ

FD

,      , 

σσσσ

F

=

σσσσ

Fo

·K

A

·K

V

·K

F

α

αα

α

·K

F

ββββ

σσσσ

FD,  ,  

σσσσ

Fo

=(2·T·Y

FS

·Y

εεεε

·Y

ββββ

)/(d

r

·b

w

·m

n

)   , gdzie Y

FS

-

  

wsp kształtu zęba, Y

εεεε

wsp liczby 

przsyporu Y

ββββ

wsp pochylenia linii zęba. Naprężenia dop 

 

σ

σ

FP

F

F

N

S

R

X

S

Y

Y Y Y

=

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

lim

lim

gdzie wytrzymałość 

zmęczeniowa na zginanie

σ

σ

F

o

F

T

W

Z

Y Y

Y

lim

lim

=

⋅ ⋅ ⋅

Y

T

-  wsp technologii, Y

W

wsp. cyklu obciążenia Y-

W

=(0,8-1,0),  Y

Z

=  wsp  wykonania  wyrobu  Y

R

-  wsp  stanu  pow  (1-1,2)    ,  Y

X

-  wsp  wielkości  zęba  (1,05+-

0,000125d)